Pietre miliari: “Fare freddo” Parte III

Diverse aziende introdussero i compressori frigoriferi nei primi anni del 1880. Nel 1891, la rivista "Industrial Refrigeration" conteneva annunci pubblicitari di non meno di 30 produttori statunitensi di macchine per la produzione di ghiaccio e la refrigerazione, per soddisfare la crescente domanda di macchine per la produzione di ghiaccio e la refrigerazione meccanica in birrifici, macellerie, caseifici, hotel, ristoranti, navi a vapore e molte altre attività.

Verso la fine degli anni '90 del XIX secolo, aumentò la domanda di compressori frigoriferi di dimensioni più piccole, con componenti più leggeri e funzionanti a velocità più elevate, per sistemi di refrigerazione di capacità moderata destinati ad alberghi, ristoranti, ospedali e vari impianti industriali. Poiché l'energia del vapore non era sempre disponibile, furono introdotti altri tipi di azionamento. Il primo compressore azionato da motore elettrico a corrente continua a collegamento diretto del grande produttore Frick fu costruito all'inizio del XX secolo. Queste macchine adattabili aprirono la strada all'ampia accettazione della refrigerazione meccanica.

Frick, che era stata pioniera nei grandi compressori frigoriferi verticali, introdusse anche i compressori orizzontali a corsa lunga nel 1911, Fig. 1, che rimasero in uso fino agli anni '50.

Compressori frigoriferi orizzontali a corsa lunga Frick, c.1913.

I compressori chiusi ampliano notevolmente l'uso della refrigerazione

Con la produzione di compressori di tipo aperto in dimensioni sempre più ridotte, i telai ad A che sostenevano i cilindri furono infine combinati in un unico pezzo. Da questa disposizione, fu successivamente sviluppato il compressore chiuso . Costruite per la prima volta nel 1915, queste macchine, di cui un esempio è mostrato in Fig. 2, furono disponibili in una gamma di dimensioni per soddisfare le pressanti esigenze di campi, fabbriche di cibo e polvere da sparo, ospedali e navi durante la Prima Guerra Mondiale. Il design chiuso mantenne molte delle caratteristiche desiderabili delle macchine a bassa velocità, ma le macchine chiuse con lubrificazione automatica funzionavano in sicurezza senza un'attenzione costante. Questo aprì la strada ai sistemi con controllo automatico nel 1922. Furono sviluppate linee di compressori alternativi azionati da motore elettrico ad alta velocità, con un massimo di nove cilindri, come mostrato nel compressore per aria condizionata azionato da motore elettrico Frick in Fig. 3.

Compressori centrifughi per la refrigerazione di processo

Compressore chiuso elettrico Frick.

Con l'aumento delle esigenze di refrigerazione di processo, in particolare nelle applicazioni criogeniche, di trattamento dei gas e chimiche, i compressori centrifughi hanno rapidamente soddisfatto questa esigenza. Il primo utilizzo di compressori centrifughi in applicazioni di refrigerazione e raffreddamento di grandi processi industriali precedette la Seconda Guerra Mondiale e, negli anni '50, diverse aziende producevano grandi macchine centrifughe per questo settore. La Figura 4 mostra un compressore centrifugo del 1960 circa in un'applicazione di refrigerazione a propilene.

L'elettricità porta alla pratica aria condizionata

La climatizzazione passiva risale all'Egitto preistorico. Le tecniche passive rimasero diffuse fino al XX secolo, quando iniziarono a essere sostituite dalla climatizzazione motorizzata sviluppata attorno alla refrigerazione industriale e ai macchinari per la produzione di ghiaccio. Il medico Dr. John Gorrie utilizzò il suo compressore e la sua tecnologia per la produzione di ghiaccio per produrre ghiaccio, brevettata nel 1850, per raffreddare l'aria dei suoi pazienti nel suo ospedale di Apalachicola, in Florida. Sperava di poter in futuro utilizzare la sua macchina per la produzione di ghiaccio per regolare la temperatura degli edifici e immaginò un sistema di climatizzazione centralizzato in grado di raffreddare intere città. Sfortunatamente, la morte del principale sostenitore di Gorrie impedì la realizzazione della sua visione.

Solo con la diffusione dell'elettricità fu possibile lo sviluppo di unità di condizionamento dell'aria più economiche ed efficaci. William H. Carrier costruì quella che è considerata la prima unità di condizionamento dell'aria elettrica moderna nel 1901. Era in grado di controllare sia la temperatura che l'umidità di un grande edificio. La climatizzazione di grandi edifici e impianti industriali divenne sempre più comune utilizzando compressori azionati da motori elettrici come quello mostrato in Figura 3.

Compressore dell'aria condizionata azionato da motore elettrico Frick.

Nel 1914 fu installato il primo condizionatore d'aria domestico, nel 1931 apparve il primo condizionatore d'aria per singola stanza e, verso la fine degli anni '30, l'aria condizionata cominciò ad essere offerta anche nelle automobili. La crescita dell'aria condizionata aprì un mercato completamente nuovo per i compressori di piccole e medie dimensioni .

I compressori rotativi a vite sostituiscono le macchine alternative

Negli anni '50, la Svenska Rotor Maskiner AB (SRM) di Stoccolma, Svezia, aveva sviluppato e brevettato compressori a vite che si rivelarono molto efficaci nel sostituire le macchine alternative nelle applicazioni di compressione dell'aria. Con ulteriori ricerche, SRM sviluppò compressori a vite ad alta pressione, ottimizzati per i cicli di refrigerazione. Il primo di questi fu consegnato nel 1962 e, nel giro di cinque anni, ne furono prodotti più di 1000. Verso la fine degli anni '60, i compressori a vite stavano iniziando a sostituire la maggior parte dei compressori alternativi nelle applicazioni di refrigerazione e condizionamento dell'aria, e presto avrebbero dominato il settore.

Compressore centrifugo Ingersoll-Rand in un'applicazione di refrigerazione a propilene, c. 1960.

Compressori Scroll sviluppati per la climatizzazione residenziale e automobilistica

La rapida crescita della climatizzazione residenziale e automobilistica negli anni '70 portò a una forte domanda di compressori compatti ed efficienti, a basso costo, che potessero essere prodotti in grandi volumi in modo competitivo. Questa domanda fu soddisfatta quando, all'inizio degli anni '80, i primi compressori scroll pratici furono applicati alla climatizzazione automobilistica e ambientale in Giappone. Nel 1987, dopo 10 anni di sviluppo, la Copeland Corporation, con sede a Sidney, Ohio, in seguito parte di Emerson, introdusse il suo primo compressore scroll. Il suo successo portò all'introduzione di una famiglia di compressori scroll per applicazioni che spaziavano dalla climatizzazione residenziale e commerciale leggera alla refrigerazione per l'industria alimentare, sanitaria e dei container marittimi. All'inizio degli anni 2000, i compressori scroll erano ampiamente utilizzati nelle applicazioni di climatizzazione e refrigerazione commerciale e residenziale.